枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥等比例基施提高甘薯生育期鉀素積累和產(chǎn)量

關(guān)鍵詞： 枸溶性鉀肥； 水溶性鉀肥； 甘薯； 生長發(fā)育； 產(chǎn)量； 鉀素積累

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.] 是旋花科甘薯屬無性繁殖植物， 是全球重要的糧食作物。F A O統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2 0 2 0 年全球甘薯的種植面積為862.4 萬hm2，總產(chǎn)量高達(dá)10519.0 萬t，亞洲甘薯種植面積占世界的37.64%，總產(chǎn)量占62.56%，其中中國仍然是全球最大的甘薯生產(chǎn)國，種植面積占世界的30.40%，僅次于水稻、小麥、玉米和馬鈴薯。甘薯具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和營養(yǎng)豐富的特點(diǎn)，對于我國可持續(xù)的糧食安全保障體系建設(shè)具有重要戰(zhàn)略意義[1?2]。

甘薯是典型的喜鉀作物，鉀肥的施用對其生長發(fā)育和產(chǎn)量都具有顯著的改善作用[3?4]。楊慶飛等[5]的試驗結(jié)果表明，施鉀能提高甘薯鉀積累速率和各器官鉀積累量，以K2O 用量為150 kg/hm2 時最高。適量供鉀可提高碳水化合物在甘薯葉片中的裝載效率和在塊根中的卸載效率，促進(jìn)塊根膨大和干物質(zhì)積累，進(jìn)而增加產(chǎn)量[6]。滕艷等[7]研究表明，隨著施鉀量的增加，甘薯莖長、莖粗及基部分枝數(shù)均有所增加。張海燕等[8]研究表明，施鉀顯著提高甘薯的塊根產(chǎn)量和生物量，施鉀量為150 kg/hm2 時效果最佳。

目前，我國的鉀肥施用主要以硫酸鉀和氯化鉀等水溶性鉀肥為主，但由于鉀礦資源貧乏、需求量大等原因，我國鉀肥長期依賴進(jìn)口的局面還難以改變，鉀肥的對外依存度仍維持在40% 以上[9]，所以大力扶持難溶性鉀礦資源的開發(fā)利用，尋找合理的施用模式至關(guān)重要[10?11]。枸溶性鉀肥是利用鉀長石高溫煅燒生產(chǎn)出來的硅鉀肥，是一種新型緩釋性鉀肥。已有研究表明，枸溶性鉀肥對于作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量提高具有一定作用，張璐等[12]研究表明，施用枸溶性鉀肥和硫酸鉀均對土壤速效鉀含量、水稻鉀素吸收量和產(chǎn)量有顯著的提高作用，且兩者配施對水稻的增產(chǎn)效果最佳。孫浩燕等[13]通過盆栽試驗研究得出，枸溶性鉀肥可以提高油菜生物量和鉀素吸收量，補(bǔ)充土壤鉀素虧耗，有利于作物增產(chǎn)。王一柳等[14]研究表明，枸溶性鉀肥配施硫酸鉀可以提高煙葉的鉀含量和吸鉀量，增加烤煙干物質(zhì)量。但目前枸溶性鉀肥在甘薯上施用效果還鮮有報道，因此，本試驗探究枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥不同比例配施對甘薯鉀素積累和產(chǎn)量的影響，以期為枸溶性鉀肥在甘薯生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)

于2022 年5—9 月，在洛陽市汝陽縣河南科技大學(xué)實(shí)驗農(nóng)場（33°49′N，112°8′E） 開展田間試驗。該地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫為14℃，年平均降水量為690 mm，全年無霜期達(dá)213 天，適合甘薯生長。土壤類型為褐土，前茬作物為甘薯，土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.95，有機(jī)質(zhì)12.67 g/kg，全鉀24.91 g/kg，堿解氮50.03 mg/kg，速效磷10.86 mg/kg，速效鉀116.32 mg/kg，緩效鉀203.97 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試甘薯品種為‘普薯32 號’。供試枸溶性鉀肥是由鉀長石高溫煅燒生產(chǎn)的新型硅鉀肥，由洛陽石成金新材料制造有限公司提供，以2% 的檸檬酸浸提后，用肥料鉀標(biāo)準(zhǔn)方法測定，含有效鉀（K2O） 25%、有效硅（SiO2） 15%、有效鈣（CaO） 14%，pH 11。供試水溶性鉀肥為普通硫酸鉀（K2O 52%），由河南心連心化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，購買于當(dāng)?shù)厥袌觥５蕿槠胀ㄏ跛徜@鈣（N 15%），磷肥為普通過磷酸鈣（P2O5 12%），均購買于當(dāng)?shù)厥袌觥?/p>

1.3 試驗處理

試驗采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)置6 個處理：CK、T1、T2、T3、T4、T5，水溶性鉀肥與枸溶性鉀肥配施比例分別為100%∶0%、75%∶25%、50%∶50%、25%∶75%、0%∶100%，具體枸溶性鉀和水溶性鉀施用量見表1。每個處理重復(fù)3 次，小區(qū)面積34 m2。除對照外，5 個施鉀處理均施K2O150 kg/hm2、N 75 kg/hm2、P2O5 75 kg/hm2，相當(dāng)于大田N∶P2O5∶K2O 施肥比例1∶1∶2。各處理氮磷鉀肥料均在整地起壟前作為基肥施入。

甘薯于4 月30 日進(jìn)行移栽。選擇長勢一致的薯苗，采用水平扦插法進(jìn)行移栽。大壟雙行三角形等距種植，壟距為1 m，株距為0.35 m，密度為57142 株/hm2。灌溉、除草、病蟲害防治等田間管理措施均按照當(dāng)?shù)厣a(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。甘薯于8 月30 日收獲。

1.4 采樣及測定方法

于移栽后30、60、90 和120 天采樣，每個小區(qū)隨機(jī)選擇取樣點(diǎn)，每個點(diǎn)選取長勢一致的5 株，分別測量甘薯植株莖長、莖粗，并稱取地上部莖葉和地下部塊根鮮重，然后將莖葉切碎，塊根切片后105℃ 殺青30 min，在75℃ 下烘干至恒重，記錄其干物質(zhì)量。將烘干樣品進(jìn)行粉碎，采用硫酸?過氧化氫法消煮，用火焰光度法測定鉀含量。收獲時，每個小區(qū)現(xiàn)場統(tǒng)計測產(chǎn)區(qū)單薯重和產(chǎn)量，計算平均產(chǎn)量。

1.5 計算公式

鉀素收獲指數(shù)（%）=塊根鉀素積累量/整株鉀素積累量×100

鉀肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=甘薯塊根產(chǎn)量/鉀肥用量

鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施鉀區(qū)塊根產(chǎn)量?不施鉀區(qū)塊根產(chǎn)量）/施鉀量

鉀肥表觀利用率（%）=（施鉀區(qū)鉀吸收量?不施鉀區(qū)鉀吸收量）/施鉀量×100

1.6 數(shù)據(jù)處理及分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2021 和SPSS 25軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Origin 2021 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥配施對甘薯生長的影響

與不施鉀肥相比，不同鉀肥處理對甘薯的莖長均有顯著的促進(jìn)作用（表2）。移栽后30 天，T1～T5 處理莖長較CK 的增幅分別為47.96%、27.98%、23.81%、21.77% 和13.63%， 隨著枸溶性鉀肥施用比例的增大，莖長不斷降低，T1 處理莖長顯著高于其他處理。在移栽后60、90 和120 天，隨著施用枸溶性鉀肥比例增加，莖長呈現(xiàn)先增后減的趨勢，以T3處理最高，3 個時期莖長分別較CK 增加了54.01%、68.71% 和70.95% （Plt;0.05）；移栽后120 天T3 和T4處理甘薯莖長與T2 無顯著差異，顯著高于T1 和T5處理。

莖粗影響著甘薯生長過程中物質(zhì)的協(xié)調(diào)和運(yùn)輸。由表3 可知，施用鉀肥可以顯著提高甘薯的莖粗。在甘薯移栽后30 天，各鉀肥處理間莖粗差異不顯著，T1 處理莖粗較CK 顯著提高了38.39%。在移栽后60 和90 天，莖粗均以T3 處理最大，且T3 處理顯著高于T1 和T5 處理。在移栽后120 天，莖粗隨枸溶性鉀肥施用比例增加先上升后下降，以T3 處理最大，顯著高于T1、T5 處理。

由圖1 可知，與CK 相比，各鉀肥處理均顯著增加了甘薯地上部生物量。在移栽后30 天，甘薯地上部生物量以T1 處理最大，顯著高于T5 和CK 處理。在移栽后60、90 和120 天，隨枸溶性鉀肥施用比例的增加，地上部生物量先上升后下降，T3 和T4處理在移栽后90 天和移栽后120 天的生物量顯著高于T1 和T5 處理。

甘薯地下部生物量與甘薯產(chǎn)量密切相關(guān)。由圖1可以看出，施用鉀肥可以提高甘薯各生育期地下部生物量的積累。移栽后30 天各施鉀肥處理間地下部生物量差異不顯著；在移栽后90 和120 天，各處理甘薯地下部生物量均表現(xiàn)為T3gt;T4gt;T2gt;T1gt;T5gt;CK。在移栽后120 天，T1～T5 處理地下部生物量較CK 依次高出15.49%、22.96%、37.93%、36.37% 和18.63%，以T3 處理的增幅最高，且T3 處理地下部生物量顯著高于T1 處理16.28%，高于T5 處理19.63%。

2.2 枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配施對甘薯產(chǎn)量的影響

與CK 相比，不同鉀肥處理均可顯著提高甘薯的單薯重和產(chǎn)量 （表4）。隨著枸溶性鉀肥配施比例的增加，甘薯單薯重先上升后下降，在T3 處理達(dá)到最大值234.2 g，顯著高于T1 和T5 處理；與CK 相比，T1～T5 處理分別增產(chǎn)31.36%、57.37%、68.02%、65.19% 和35.05%，單薯重提高19.93%～44.23%，以T3 處理增幅最大，T3 較T1 增產(chǎn)27.9%，較T5增產(chǎn)24.41% （Plt;0.05）。

2.3 枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配施對甘薯鉀素吸收的影響

如圖2 所示，與不施鉀肥相比，各處理均可顯著提高甘薯全生育期的鉀含量。移栽后30 天，各施鉀肥處理間甘薯塊根和莖中鉀含量差異不顯著；甘薯葉片鉀含量則表現(xiàn)出隨枸溶性鉀肥施用比例的增加先上升后下降的趨勢，T3、T4、T5 處理顯著高于T1 和T2 處理。

移栽后60 天，各處理間甘薯塊根中鉀含量差異不顯著；甘薯莖中鉀含量則以T5 處理最高，且較T 1 處理顯著高出2 2 . 4 1 %，較T 3 處理顯著高出19.02%，其余各處理間差異不顯著；甘薯葉中鉀含量則以T2 處理最高，且施用枸溶性鉀肥處理均顯著高于單施水溶性鉀肥的T1 處理。

移栽后90 天，在甘薯塊根中以T5 處理的鉀含量最高，較CK 顯著提高52.26%，T3 處理次之，較CK 顯著提高46.39%；在甘薯莖和葉中，鉀含量均表現(xiàn)為隨枸溶性鉀肥施用比例增加而增加，在T5處理達(dá)到最大值，各施鉀肥處理莖鉀含量差異不顯著，T5 處理葉鉀含量較T1、T2 和T3 處理顯著提高。

移栽后120 天，甘薯塊根和莖中鉀含量均以T5 處理最高，且較T1 處理分別顯著提高11.37% 和30%；甘薯葉鉀含量趨勢與移栽后90 天相同，隨枸溶性鉀肥施用比例增加而增加，T5 處理顯著高于其他處理。

由圖3 可知，甘薯鉀素積累量在整個生育期呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，不同鉀肥處理均顯著提高了甘薯全株鉀素積累量。移栽后30 天，T1～T4 處理間甘薯鉀素積累量無顯著差異，T4 顯著高于T5 處理。移栽后60 天，與T1 處理相比，T2、T3 和T4處理鉀素積累量分別顯著提高35.9%、36.14% 和29.72%，T5 處理增加不顯著。在移栽后90 和120天，隨著枸溶性鉀肥施用比例的增加，甘薯鉀素積累量先上升后下降，在T3 處理達(dá)到最高，T3 處理顯著高于T1 處理。

由表5 可知，各施鉀處理中，以T1 處理的鉀素收獲指數(shù)最高，顯著高于T4 和T5 處理，T3 處理次之。鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率均隨著枸溶性鉀肥施用比例的增加先上升后下降，T2、T3、T4 處理的鉀肥偏生產(chǎn)力和鉀肥農(nóng)學(xué)利用率顯著高于T1 和T5 處理。與T1 和T2 處理相比，T3 處理的鉀肥表觀利用率分別顯著提高78.84% 和43.30%，這表明枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥以1∶1 比例配施最有利于提高鉀肥利用率。

3 討論

甘薯作為典型的喜鉀作物，鉀素是其生長不可或缺的營養(yǎng)因素[15?17]，在甘薯整個生育時期都發(fā)揮重要作用，能顯著促進(jìn)甘薯的生長發(fā)育和產(chǎn)量提高[18]。本研究中，施用鉀肥可以顯著促進(jìn)甘薯各時期的鉀素吸收。移栽后30 天，50% 枸溶性鉀肥+50% 水溶性鉀肥的處理鉀素積累量顯著高于單施枸溶性鉀肥的處理，其余各處理間差異不顯著，在移栽后60、90 和120 天時，鉀素積累量隨枸溶性鉀肥施用比例增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。與單施枸溶性鉀肥或水溶性鉀肥的處理相比，兩者配施均不同程度促進(jìn)了甘薯鉀素積累。寧運(yùn)旺等[19]研究表明，甘薯在生長中后期需要吸收大量鉀素，特別是在塊根膨大期。硫酸鉀容易被土壤固定轉(zhuǎn)化為不易被吸收的非交換性鉀，且容易隨土壤淋失[20]，導(dǎo)致后期土壤鉀素供應(yīng)不足，影響作物鉀素吸收。兩者配施下水溶性鉀肥前期提供可直接被吸收的鉀離子，枸溶性鉀肥后期釋放鉀素，從而滿足甘薯全生育期鉀素吸收[21]。同時甘薯植株鉀含量的變化表明，在甘薯生長后期，枸溶性鉀肥的施入會提高甘薯各部位的鉀含量，這可能是由于枸溶性鉀肥中含有硅鈣等元素促進(jìn)了甘薯對鉀元素的吸收，從而提高了鉀含量[22]。

枸溶性鉀肥作為一種新型緩效鉀肥，在小麥[23]、油菜[24]、煙草[25]等作物上的應(yīng)用效果較好，可以有效促進(jìn)作物的生長發(fā)育。本試驗結(jié)果顯示，枸溶性鉀肥與水溶性鉀肥配施能促進(jìn)甘薯生長發(fā)育和生物量的積累，且促進(jìn)效果優(yōu)于單施枸溶性鉀肥或水溶性鉀肥的處理，而單施水溶性鉀肥處理要優(yōu)于單施枸溶性鉀肥的處理。這可能是因為枸溶性鉀肥鉀素釋放緩慢，不能直接供應(yīng)大量鉀素，限制了作物前期生長[26]。但李鑫[27]的研究表明，枸溶性鉀肥能減少鈣離子在土壤中的淋失，防止土壤板結(jié)，有利于作物的生長。同時硅鉀肥中含有的有效硅施入土壤[28]，可能會促進(jìn)作物的生長和對鉀素吸收利用。因此，將枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配合施用，可以改善土壤，促進(jìn)甘薯對鉀素的吸收利用，從而提高甘薯干物質(zhì)積累，增加產(chǎn)量。

本研究中，各施鉀處理較不施鉀肥處理，甘薯產(chǎn)量提高了31.36%～68.02%，單薯重提高了19.93%～44.23%。適量的鉀素供應(yīng)是促進(jìn)甘薯產(chǎn)量提升的關(guān)鍵因素[29]，在枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配施處理下，產(chǎn)量和單薯重均顯著高于單施枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥的處理，其中50% 枸溶性鉀肥+50% 水溶性鉀肥配施時產(chǎn)量最高，達(dá)到30262 kg/hm2。汪順義等[30]研究表明，分期施鉀能提高甘薯產(chǎn)量，采用枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配施，可以起到分期供鉀的作用，保證對土壤鉀素的持續(xù)供應(yīng)[31?32]。鉀素在甘薯生長后期尤為重要，能顯著提高甘薯生長后期塊根中可溶性轉(zhuǎn)化酶和不溶性酸性轉(zhuǎn)化酶活性，從而促進(jìn)蔗糖向塊根轉(zhuǎn)運(yùn)，提高產(chǎn)量[33]。枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥配施條件下，其釋放鉀素的速率與甘薯生長鉀素吸收規(guī)律基本一致[34]，減少了被土壤固定或雨水淋失而損失的部分，當(dāng)50% 枸溶性鉀肥+50% 水溶性鉀肥配施時，較單施水溶性鉀肥顯著提高了甘薯的鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀肥農(nóng)學(xué)利用率和鉀肥表觀利用率。

4 結(jié)論

在鉀肥施用量為K2O 150 kg/hm2 條件下，采用一次性基施技術(shù)， 枸溶性鉀肥和水溶性鉀肥以50%∶50% 的比例配施可滿足甘薯各生育時期的鉀素需求，促進(jìn)鉀素吸收和甘薯生長，進(jìn)而提高甘薯產(chǎn)量和鉀肥利用效率。